本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及了一種采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的大帶寬電光調(diào)制器，適用于光通信系統(tǒng)中對(duì)光的相位和強(qiáng)度進(jìn)行高速調(diào)制。

背景技術(shù)：

21世紀(jì)是信息時(shí)代，隨著互聯(lián)網(wǎng)科技的飛速發(fā)展，對(duì)通信容量的需求日益增長(zhǎng)。光通信技術(shù)憑借其低損耗、抗干擾、低串?dāng)_、高帶寬等優(yōu)點(diǎn)，成為目前通信的主流技術(shù)。光電器件是光通信技術(shù)中的核心器件，目前，各種光電功能器件性能指標(biāo)難以滿足日益增長(zhǎng)的超高速傳輸需求，正成為超大容量光通信技術(shù)發(fā)展的瓶頸。硅基光子集成回路為此提供了解決方案，自其概念被提出以來就受到極大關(guān)注，并取得了相當(dāng)顯著的進(jìn)展，特別是近年來硅光子技術(shù)的成熟，吸引了全世界相關(guān)行業(yè)的廣泛關(guān)注。對(duì)于無源光子集成器件，硅光子技術(shù)具有先天優(yōu)勢(shì)，目前已實(shí)現(xiàn)了各類高性能器件。然而，對(duì)于有源器件，硅材料由于其自身特性受到限制。作為最重要的有源器件之一，硅基的電光調(diào)制器一直是急需突破的關(guān)鍵技術(shù)，其功能是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換，是發(fā)射機(jī)的核心元件。

實(shí)現(xiàn)高速光調(diào)制，最有效的一種方法是利用電光材料的電光效應(yīng)，即在電光材料中，折射率變化與外加電場(chǎng)變化成線性關(guān)系。作為一種最常用的電光材料，鈮酸鋰已被廣泛應(yīng)用于商用的分立電光調(diào)制器器件。但硅材料幾乎沒有這種線性電光效應(yīng)，因而無法直接用以實(shí)現(xiàn)基于電光效應(yīng)的高速光調(diào)制器。方法之一是利用基于等離子體色散效應(yīng)的技術(shù)，即：通過外加電場(chǎng)調(diào)控半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度，從而引起半導(dǎo)體材料折射率實(shí)部和虛部變化，由此實(shí)現(xiàn)光調(diào)制功能。硅材料中載流子濃度調(diào)控是一個(gè)納秒-皮秒量級(jí)的過程，可實(shí)現(xiàn)幾十gbps的高速光調(diào)制。對(duì)于已報(bào)道的基于等離子體色散效應(yīng)的全硅調(diào)制器，其尺寸為10mm²左右，半波電壓約8v，偏置電壓約5v，同時(shí)需要較多熱光相移器輔助工作，仍然存在器件尺寸較大、功耗較高、偏壓高等缺點(diǎn)。因此，若綜合考慮器件尺寸、功耗、驅(qū)動(dòng)電壓、插入損耗等指標(biāo)，全硅調(diào)制器與已有的linbo3基商用電光調(diào)制器仍然有較大差距。

在硅光子集成回路中另一種較具潛力的調(diào)制器實(shí)現(xiàn)方法，是將電光材料與硅納米波導(dǎo)相結(jié)合。電光聚合物材料是一種常用在硅基集成器件上的電光材料，擁有電光系數(shù)大、薄膜工藝簡(jiǎn)單、與現(xiàn)有工藝基本集成等優(yōu)點(diǎn)，非常適合制作低工作電壓、高調(diào)制效率、小器件尺寸的調(diào)制器，同時(shí)由于電光聚合物材料通常是絕緣的介質(zhì)，因此可以實(shí)現(xiàn)超低功耗的電光調(diào)制器。盡管目前已有一些硅-有機(jī)物混合型電光調(diào)制器相關(guān)報(bào)道，但仍然只是在調(diào)制帶寬等單一性能指標(biāo)的突破，在綜合性能上仍存在諸多不足，因此硅基的大調(diào)制帶寬、低工作電壓、高調(diào)制效率、低工作能耗和小器件尺寸的電光調(diào)制器仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供了一種采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的大帶寬電光調(diào)制器，可用于光通信系統(tǒng)中的電光相位調(diào)制和電光強(qiáng)度調(diào)制，可以擁有更大工作帶寬、更小的驅(qū)動(dòng)電壓、更緊湊的尺寸和更低的工作能耗，同時(shí)本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易、工藝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在硅光子集成回路中，有著重要的作用。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述大帶寬電光調(diào)制器為具有周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的相位調(diào)制器、馬赫-曾德型電光強(qiáng)度調(diào)制器和微環(huán)諧振腔型電光強(qiáng)度調(diào)制器，用調(diào)制電極向周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)施加電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)光的相位或者強(qiáng)度的調(diào)制，調(diào)制電極不與周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)形成電連接。

所述的周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)是由多個(gè)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)單元沿傳輸方向相同周期或者變化周期性布置的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。波導(dǎo)結(jié)構(gòu)單元的尺寸可以相同或者不同。一個(gè)周期內(nèi)的不同波導(dǎo)結(jié)構(gòu)單元或者寬度不等、或者高度不等、或者寬度和高度都不等。

所述具有周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的相位調(diào)制器包括包層結(jié)構(gòu)及其被包覆在包層結(jié)構(gòu)內(nèi)的輸入波導(dǎo)、周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)、第一調(diào)制電極、第二調(diào)制電極和輸出波導(dǎo)；輸入波導(dǎo)、周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)依次相連，第一調(diào)制電極和第二調(diào)制電極分別位于周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)附近的兩側(cè)。兩側(cè)可以是沿傳輸方向的左右兩側(cè)或上下兩側(cè)。

所述的具有周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的馬赫-曾德型電光強(qiáng)度調(diào)制器包括包層結(jié)構(gòu)及其被包覆在包層結(jié)構(gòu)內(nèi)的輸入波導(dǎo)、功率分配器、第一連接波導(dǎo)、第二連接波導(dǎo)、第一周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)、第二周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)、第一調(diào)制電極、第二調(diào)制電極、第三調(diào)制電極、第三連接波導(dǎo)、第四連接波導(dǎo)、功率合束器和輸出波導(dǎo)；輸入波導(dǎo)和功率分配器的輸入端口相連，功率分配器的兩個(gè)輸出端口分別和第一連接波導(dǎo)、第二連接波導(dǎo)輸入端相連，第一連接波導(dǎo)輸出端經(jīng)第一周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)和第三連接波導(dǎo)輸入端連接，第二連接波導(dǎo)輸出端經(jīng)第二周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)和第四連接波導(dǎo)輸入端連接，第三連接波導(dǎo)、第四連接波導(dǎo)輸出端分別和功率合束器的兩個(gè)輸入端口相連，功率合束器輸出端口和輸出波導(dǎo)相連；第一調(diào)制電極和第三調(diào)制電極分別位于第一周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)和第二周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的兩外側(cè)，第二調(diào)制電極位于第一周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)和第二周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)之間，從而使得第一調(diào)制電極和第二調(diào)制電極分別位于第一周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)附近的兩側(cè)，并且第二調(diào)制電極和第三調(diào)制電極分別位于第二周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)附近的兩側(cè)。兩側(cè)可以是沿傳輸方向的左右兩側(cè)或上下兩側(cè)。

所述的具有周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的微環(huán)諧振腔型電光強(qiáng)度調(diào)制器包括包層結(jié)構(gòu)及其被包覆在包層結(jié)構(gòu)內(nèi)的輸入波導(dǎo)、第一耦合波導(dǎo)、第二耦合波導(dǎo)、周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)、第一調(diào)制電極、第二調(diào)制電極和輸出波導(dǎo)；輸入波導(dǎo)、第一耦合波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)依次相連，第一耦合波導(dǎo)和第二耦合波導(dǎo)相耦合布置，第二耦合波導(dǎo)和周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)首尾相連形成一個(gè)微環(huán)諧振腔；第一調(diào)制電極和第二調(diào)制電極分別布置在周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)附近的兩側(cè)。兩側(cè)可以是沿傳輸方向的左右兩側(cè)或上下兩側(cè)。

所述包層結(jié)構(gòu)為具有對(duì)稱或者非對(duì)稱波導(dǎo)截面(傳輸截面)的包層結(jié)構(gòu)。具體來說是，波導(dǎo)作為芯層被上包層和下包層包覆，上包層和下包層可以采用同種電光材料或者不同電光材料，折射率、電光系數(shù)可相同或者不同。

所述包層結(jié)構(gòu)主要由上包層和下包層構(gòu)成，波導(dǎo)作為芯層，上包層覆蓋于芯層之上，下包層位于芯層之下，上包層和下包層折射率相等。

所述包層結(jié)構(gòu)在沿傳輸方向的截面上以芯層為中心上下不對(duì)稱或者左右不對(duì)稱，不對(duì)稱是指折射率、厚度和寬度中至少有一個(gè)不相同。

所述包層結(jié)構(gòu)沿傳輸方向的截面上下不對(duì)稱是指作為芯層的波導(dǎo)上下兩側(cè)的上包層和下包層的折射率、厚度和寬度中至少有一個(gè)不相同。

所述包層結(jié)構(gòu)沿傳輸方向的截面左右不對(duì)稱是指作為芯層的波導(dǎo)左右兩側(cè)的包層的折射率、寬度和高度中至少有一個(gè)不相同。

各個(gè)所述波導(dǎo)作為芯層，為非脊型波導(dǎo)或者脊型波導(dǎo)；當(dāng)為脊型波導(dǎo)時(shí)，脊型的兩側(cè)或者一側(cè)被刻蝕，脊兩側(cè)刻蝕深度相同或不同，脊的層數(shù)為一層或多層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同或不同。

所述包層結(jié)構(gòu)主要由覆蓋于芯層之上的上包層和位于芯層之下的下包層構(gòu)成，波導(dǎo)作為芯層；各個(gè)所述調(diào)制電極同時(shí)位于上包層上部、上包層內(nèi)部、下包層內(nèi)部或者下包層下部，或者各個(gè)所述調(diào)制電極分別位于上包層上部、上包層內(nèi)部、下包層內(nèi)部和下包層下部中的多個(gè)不同位置。(優(yōu)選在兩側(cè)對(duì)稱位置)

本發(fā)明所述的上下包層材料中，至少有一種采用電光材料，其電光系數(shù)r33可高達(dá)～192pm/v，普通商用電光材料的電光系數(shù)一般不超過100pm/v。

本發(fā)明具有的有益效果是：

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易、工藝簡(jiǎn)便，與成熟的cmos(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝基本兼容。在性能方面，本發(fā)明的周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)中，光與電光材料的作用得到明顯增強(qiáng)，波導(dǎo)中模式的等效折射率變化與電光材料折射率變化比值大于1，即δneff/δneop>1，普通波導(dǎo)中，該系數(shù)一般為0.5左右。

同時(shí)得益于電光聚合物材料高電光系數(shù)，本發(fā)明電光調(diào)制器可以實(shí)現(xiàn)極低的工作電壓和極小的器件尺寸(半波電壓-長(zhǎng)度系數(shù)vπl(wèi)＝1.7v·mm)，遠(yuǎn)優(yōu)于背景介紹中的鈮酸鋰分立調(diào)制器和基于硅的等離子體色散效應(yīng)電光調(diào)制器，以及大部分以及報(bào)道的硅-有機(jī)混合型電光調(diào)制器。

本發(fā)明中電極結(jié)構(gòu)具有很小的rc常數(shù)，配合電光聚合物材料極快的響應(yīng)速度，可以實(shí)現(xiàn)非常大的調(diào)制帶寬，其3db帶寬大約300ghz，主要受限于電光材料的響應(yīng)速度。同時(shí)由于電光聚合物材料為絕緣的介質(zhì)材料，在工作過程中幾乎不產(chǎn)生電流，因此本發(fā)明的電光調(diào)制器具有極低的工作能耗，大約為～4.4pj/bit，小于現(xiàn)有已經(jīng)報(bào)道或者商用的硅基電光調(diào)制器，一般為幾十到幾百pj/bit。

綜上，與背景介紹中現(xiàn)有電光調(diào)制器相比，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)更大調(diào)制帶寬、更高調(diào)制效率、更低工作電壓、更小器件尺寸、更低工作能耗、同時(shí)具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易、工藝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的電光相位調(diào)制器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的馬赫-曾德電光強(qiáng)度調(diào)制器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的微環(huán)諧振腔電光強(qiáng)度調(diào)制器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明第一種具有對(duì)稱包層結(jié)構(gòu)和全刻蝕波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的截面示意圖。

圖5是本發(fā)明第一種具有對(duì)稱包層結(jié)構(gòu)和脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的截面示意圖。

圖6是本發(fā)明第二種具有對(duì)稱包層結(jié)構(gòu)和脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的截面示意圖。

圖7是本發(fā)明第三種具有對(duì)稱包層結(jié)構(gòu)和脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的截面示意圖。

圖8是本發(fā)明第四種具有對(duì)稱包層結(jié)構(gòu)和脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的截面示意圖。

圖9是本發(fā)明第五種具有對(duì)稱包層結(jié)構(gòu)和脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的截面示意圖。

圖10是本發(fā)明第六種具有對(duì)稱包層結(jié)構(gòu)和脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的截面示意圖。

圖11是本發(fā)明第七種具有對(duì)稱包層結(jié)構(gòu)和脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的截面示意圖。

圖12是本發(fā)明第一種具有非對(duì)稱包層結(jié)構(gòu)和全刻蝕波導(dǎo)結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖13是本發(fā)明第一種具有非對(duì)稱包層結(jié)構(gòu)和脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖14是本發(fā)明第二種具有非對(duì)稱包層結(jié)構(gòu)和脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖15是本發(fā)明第三種具有非對(duì)稱包層結(jié)構(gòu)和脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖16是本發(fā)明第四種具有非對(duì)稱包層結(jié)構(gòu)和脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖17是本發(fā)明第五種具有非對(duì)稱包層結(jié)構(gòu)和脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖18是本發(fā)明第六種具有非對(duì)稱包層結(jié)構(gòu)和脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖19是本發(fā)明第七種具有非對(duì)稱包層結(jié)構(gòu)和脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖20是本發(fā)明第一種電極位置的截面示意圖。

圖21是本發(fā)明第二種電極位置的截面示意圖。

圖22是本發(fā)明第三種電極位置的截面示意圖。

圖23是本發(fā)明第四種電極位置的截面示意圖。

圖24是本發(fā)明第五種電極位置的截面示意圖。

圖25是本發(fā)明第六種電極位置的截面示意圖。

圖26是本發(fā)明第七種電極位置的截面示意圖。

圖27是本發(fā)明第八種電極位置的截面示意圖。

圖28是本發(fā)明第九種電極位置的截面示意圖。

圖29是本發(fā)明第一種周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)在沿傳輸方向的側(cè)視截面圖。

圖30是本發(fā)明第二種周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)在沿傳輸方向的側(cè)視截面圖。

圖31是本發(fā)明第三種周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)在沿傳輸方向的側(cè)視截面圖。

圖32是本發(fā)明第四種周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)在沿傳輸方向的側(cè)視截面圖。

圖33是本發(fā)明第五種周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)在沿傳輸方向的俯視截面圖。

圖34是本發(fā)明第六種周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)在沿傳輸方向的俯視截面圖。

圖35是本發(fā)明第七種周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)在沿傳輸方向的俯視截面圖。

圖36是本發(fā)明周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)在沿傳輸方向的模場(chǎng)分布。

圖37是本發(fā)明周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)模式等效折射率隨電光材料折射變化曲線。

圖38是本發(fā)明采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)電光相位調(diào)制器調(diào)制原理示意圖。

圖39是本發(fā)明采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)電光相位調(diào)制器電路示意圖。

圖40是本發(fā)明采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)電光相位調(diào)制器等效電路示意圖。

圖41是本發(fā)明采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)電光相位調(diào)制器的頻率響應(yīng)曲線。

圖42是本發(fā)明采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的馬赫-曾德電光強(qiáng)度調(diào)制器的原理示意圖。

圖43是本發(fā)明采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的馬赫-曾德電光強(qiáng)度調(diào)制器的電路示意圖。

圖44是本發(fā)明采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的馬赫-曾德電光強(qiáng)度調(diào)制器的等效電路圖。

圖45是本發(fā)明采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的馬赫-曾德電光強(qiáng)度調(diào)制器頻率響應(yīng)曲線。

圖1中：1-輸入波導(dǎo)，4-周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)，5a-第一調(diào)制電極，5b-第二調(diào)制電極，8-輸出波導(dǎo)。

圖2中：1-輸入波導(dǎo)，2-功率分配器，3a-第一連接波導(dǎo)，3b-第二連接波導(dǎo)，4a-第一周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)，4b-第二周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)，5a-第一調(diào)制電極，5b-第二調(diào)制電極，5c-第三調(diào)制電極，6a-第三連接波導(dǎo)，6b-第四連接波導(dǎo)，7-功率合束器，8輸出波導(dǎo)。

圖3中：1-輸入波導(dǎo)，9a-第一耦合波導(dǎo)，9b-第二耦合波導(dǎo)，4-周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)，5a-第一調(diào)制電極，5b-第二調(diào)制電極，8-輸出波導(dǎo)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的相位調(diào)制器包括包層結(jié)構(gòu)及其被包覆在包層結(jié)構(gòu)內(nèi)的輸入波導(dǎo)1、周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)2、第一調(diào)制電極3a、第二調(diào)制電極3b和輸出波導(dǎo)4；輸入波導(dǎo)1、周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)2和輸出波導(dǎo)4依次相連，第一調(diào)制電極5a和第二調(diào)制電極5b分別位列周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4左右兩側(cè)或上下兩側(cè)。

如圖2所示，采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的馬赫-曾德強(qiáng)度調(diào)制器包括包層結(jié)構(gòu)及其被包覆在包層結(jié)構(gòu)內(nèi)的輸入波導(dǎo)1、功率分配器2、第一連接波導(dǎo)3a、第二連接波導(dǎo)3b、第一周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4a、第二周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4b、第一調(diào)制電極5a、第二調(diào)制電極5b、第三調(diào)制電極5c、第三連接波導(dǎo)6a、第四連接波導(dǎo)6b、功率合束器7和輸出波導(dǎo)8；輸入波導(dǎo)1和功率分配器2的輸入端口相連，功率分配器2的兩個(gè)輸出端口分別和第一連接波導(dǎo)3a、第二連接波導(dǎo)3b輸入端相連，第一連接波導(dǎo)3a輸出端經(jīng)第一周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4a和第三連接波導(dǎo)6a輸入端連接，第二連接波導(dǎo)3b輸出端經(jīng)第二周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4b和第四連接波導(dǎo)6b輸入端連接，第三連接波導(dǎo)6a、第四連接波導(dǎo)6b輸出端分別和功率合束器7的兩個(gè)輸入端口相連，功率合束器7輸出端口和輸出波導(dǎo)8相連。第一調(diào)制電極5a和第三調(diào)制電極5c分別位于第一周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4a和第二周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4b的兩外側(cè)，第二調(diào)制電極5b位于第一周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4a和第二周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4b之間，從而使得第一調(diào)制電極5a和第二調(diào)制電極5b分列第一周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4a左右兩側(cè)或上下兩側(cè)，第二調(diào)制電極5b和第三調(diào)制電極5c分列第二周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4b左右兩側(cè)或上下兩側(cè)。

如圖3所示，采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的微環(huán)諧振腔強(qiáng)度調(diào)制器結(jié)構(gòu)包括包層結(jié)構(gòu)及其被包覆在包層結(jié)構(gòu)內(nèi)的輸入波導(dǎo)1、第一耦合波導(dǎo)2a、第二耦合波導(dǎo)2b、周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)3、第一調(diào)制電極4a、第二調(diào)制電極4b和輸出波導(dǎo)5；輸入波導(dǎo)1、第一耦合波導(dǎo)2a和輸出波導(dǎo)5依次相連，第一耦合波導(dǎo)2a和第二耦合波導(dǎo)2b相耦合布置，第二耦合波導(dǎo)2b和周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)3首尾相連形成一個(gè)微環(huán)諧振腔；第一調(diào)制電極5a和第二調(diào)制電極5b分列周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4左右兩側(cè)或上下兩側(cè)。

如圖16、17、18和19所示，具體實(shí)施的周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)是沿傳輸方向周期不變或者周期變化的周期性布置的周期波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。其中間隙和單元尺寸為可以相同或者不同，其間隙波導(dǎo)的高度可以相同或者不同，或者都為0。

如圖4～圖19，包層結(jié)構(gòu)為具有對(duì)稱或者非對(duì)稱波導(dǎo)截面(沿傳輸方向的截面)的包層結(jié)構(gòu)。包層結(jié)構(gòu)主要由上包層100和下包層102構(gòu)成，波導(dǎo)作為芯層101，上包層100覆蓋于芯層101之上，下包層102位于芯層101之下。芯層101為非脊型波導(dǎo)或者脊型波導(dǎo)。

如圖4所示，上包層100和下包層102采用同種電光材料，折射率相等。芯層101為全刻蝕波導(dǎo)。

如圖5所示，上包層100和下包層102采用同種電光材料，折射率相等。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型的兩側(cè)均被刻蝕，脊兩側(cè)刻蝕深度相同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。

如圖6所示，上包層100和下包層102采用同種電光材料，折射率相等。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型的兩側(cè)均被刻蝕，脊兩側(cè)刻蝕深度不同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。

如圖7所示，上包層100和下包層102采用同種電光材料，折射率相等。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型兩側(cè)未全刻蝕，基兩側(cè)刻蝕深度相同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。

如圖8所示，上包層100和下包層102采用同種電光材料，折射率相等。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型兩側(cè)未全刻蝕，基兩側(cè)刻蝕深度不同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。

如圖9所示，上包層100和下包層102采用同種電光材料，折射率相等。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型的一側(cè)被完全刻蝕，兩側(cè)脊高度相同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。

如圖10所示，上包層100和下包層102采用同種電光材料，折射率相等。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型的一側(cè)被完全刻蝕，兩側(cè)脊高度不同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。

如圖11所示，上包層100和下包層102采用同種電光材料，折射率相等。芯層101為脊型波導(dǎo)，兩側(cè)脊高度不同，兩側(cè)脊的層數(shù)不同。

如圖12所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101為全刻蝕波導(dǎo)。

如圖13所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型的兩側(cè)均被刻蝕，脊兩側(cè)刻蝕深度相同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。

如圖14所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型的兩側(cè)均被刻蝕，脊兩側(cè)刻蝕深度不同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。

如圖15所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型兩側(cè)未全刻蝕，基兩側(cè)刻蝕深度相同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。

如圖16所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型兩側(cè)未全刻蝕，基兩側(cè)刻蝕深度不同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。

如圖17所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型的一側(cè)被完全刻蝕，兩側(cè)脊高度相同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。

如圖18所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型的一側(cè)被完全刻蝕，兩側(cè)脊高度不同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。

如圖19所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101為脊型波導(dǎo)，兩側(cè)脊高度不同，兩側(cè)脊的層數(shù)不同。

如圖20所示，上包層100和下包層102采用不同電光材料，折射率不相等。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型的兩側(cè)均被刻蝕，脊兩側(cè)刻蝕深度不同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。兩個(gè)調(diào)制電極103同時(shí)位于上包層100內(nèi)部，并分別位于芯層101左右兩側(cè)。

如圖21所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型波導(dǎo)兩側(cè)均被刻蝕，脊兩側(cè)刻蝕深度不同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。兩個(gè)調(diào)制電極103同時(shí)位于上包層100上部并分別位于芯層101左右兩側(cè)。

如圖22所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型波導(dǎo)兩側(cè)均被刻蝕，脊兩側(cè)刻蝕深度不同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。兩個(gè)調(diào)制電極103同時(shí)位于下包層100內(nèi)部并分別位于芯層101左右兩側(cè)。

如圖23所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型波導(dǎo)兩側(cè)均被刻蝕，脊兩側(cè)刻蝕深度不同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。兩個(gè)調(diào)制電極103同時(shí)位于下包層100下部并分別位于芯層101左右兩側(cè)。

如圖24所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型波導(dǎo)兩側(cè)均被刻蝕，脊兩側(cè)刻蝕深度不同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。兩個(gè)調(diào)制電極103一個(gè)位于上包層100上部，一個(gè)位于上包層100內(nèi)部。

如圖25所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型波導(dǎo)兩側(cè)均被刻蝕，脊兩側(cè)刻蝕深度不同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。兩個(gè)調(diào)制電極103一個(gè)位于上包層100上部，一個(gè)位于下包層102內(nèi)部。

如圖26所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型波導(dǎo)兩側(cè)均被刻蝕，脊兩側(cè)刻蝕深度不同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。兩個(gè)調(diào)制電極103一個(gè)位于上包層100上部，一個(gè)位于下包層102下部。

如圖27所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型波導(dǎo)兩側(cè)均被刻蝕，脊兩側(cè)刻蝕深度不同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。調(diào)制電極103和調(diào)制電極104采用不同的材料，同時(shí)位于上包層100內(nèi)部，并分別位于芯層101左右兩側(cè)。

如圖28所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101為脊型波導(dǎo)，脊型波導(dǎo)兩側(cè)均被刻蝕，脊兩側(cè)刻蝕深度不同，脊的層數(shù)為一層，兩側(cè)脊的層數(shù)相同。調(diào)制電極103同時(shí)位于上包層100內(nèi)部，并分別位于芯層101左右兩側(cè)，并通過另一種導(dǎo)電材料104施加電場(chǎng)于波導(dǎo)芯層101周圍。

如圖29所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101具有周期不變的周期性的結(jié)構(gòu)，被刻蝕部分深度相同。

如圖30所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101具有周期變化的周期性結(jié)構(gòu)，被刻蝕部分深度相同。

如圖31所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101具有周期變化的周期性結(jié)構(gòu)，被刻蝕部分深度不相同。

如圖32所示，上包層100和下包層102采用不同種材料，其中至少一種為電光材料。芯層101具有周期變化的周期性結(jié)構(gòu)，非波導(dǎo)部分被完全刻蝕。

如圖33所示，上包層100為電光材料，芯層101為周期不變的周期性結(jié)構(gòu)，同一周期內(nèi)不同波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的高度相等，寬度不等。

如圖34所示，上包層100為電光材料，芯層101為周期不變的周期性結(jié)構(gòu)，同一周期內(nèi)不同波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的高度不等，寬度不等。

如圖35所示，上包層100為電光材料，芯層101為周期變化的周期性結(jié)構(gòu)，同一周期內(nèi)不同波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的高度不等，寬度不等。

如圖38所示，本發(fā)明的電光相位調(diào)制原理是，周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)處于電光材料的包層中，在其兩側(cè)分別有一正一負(fù)的調(diào)制電極，在兩個(gè)調(diào)制電極之間加一定電壓，則在兩個(gè)調(diào)制電極中間會(huì)形成從電極正極指向電極負(fù)極的電場(chǎng)分布，根據(jù)電光效應(yīng)，處于電場(chǎng)中電光材料的折射率會(huì)隨電場(chǎng)強(qiáng)度的改變而變化；因此，通過改變施加在兩個(gè)電極間的電壓，就可以改變位于兩個(gè)電極間電場(chǎng)中電光材料的折射率，從而也改變了經(jīng)過這一段周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)光的相位，實(shí)現(xiàn)了電光相位調(diào)制的功能本發(fā)明的微環(huán)諧振腔電光強(qiáng)度調(diào)制器工作原理與電光相位調(diào)制器類似，通過微環(huán)諧振腔中的電光調(diào)制波導(dǎo)進(jìn)行相位的調(diào)制，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)微環(huán)諧振腔的諧振波長(zhǎng)的改變，當(dāng)輸入光的波長(zhǎng)在微環(huán)諧振腔內(nèi)的諧振狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)(從諧振變?yōu)椴恢C振或者從不諧振變?yōu)橹C振)，輸出光的強(qiáng)度也發(fā)生相應(yīng)的變化，諧振時(shí)輸出光強(qiáng)很小，不諧振時(shí)輸出光強(qiáng)很大，約為輸入光功率。

如圖42所示，本發(fā)明的馬赫-曾德電光強(qiáng)度調(diào)制原理視，同上述電光相位調(diào)制器原理相似，當(dāng)施加電場(chǎng)于周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)時(shí)，通過波導(dǎo)的光相位發(fā)生變化，由于馬赫曾德兩個(gè)干涉臂施加的電場(chǎng)方向相反，因此光相位變化符號(hào)相反，兩束經(jīng)過不同相位變化的光在功率合束器發(fā)生干涉，根據(jù)相位差不同，干涉輸出的光強(qiáng)度也不同，因此通過改變施加在調(diào)制電極之間的電壓，改變兩束光的相位差，實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)度的調(diào)制。

本發(fā)明的具體實(shí)施例子及其實(shí)施過程為：

實(shí)施例1

如圖1所示，采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的相位調(diào)制器，輸入波導(dǎo)1左側(cè)作為輸入端口，輸出波導(dǎo)8右側(cè)為輸出端口。第一調(diào)制電極5a和第二調(diào)制電極5b間施加電壓有兩種voff和von使得本實(shí)施例器件對(duì)應(yīng)有的兩種工作狀態(tài)off和on；當(dāng)?shù)谝徽{(diào)制電極5a和第二調(diào)制電極5b間施加電壓時(shí)，調(diào)制電極之間的電場(chǎng)方向如圖38所示，根據(jù)施加電壓的不同，電場(chǎng)強(qiáng)度不同，電光材料的折射率也不同。

本實(shí)施例包層結(jié)構(gòu)采用如圖4所示，調(diào)制電極布置采用如圖20所示，上包層采用一種電光系數(shù)為192pm/v的電光材料。光從輸入波導(dǎo)1左側(cè)輸入，從左側(cè)進(jìn)入周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4：

當(dāng)工作狀態(tài)為off時(shí)，第一調(diào)制電極5a和第二調(diào)制電極5b間電壓為voff，周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4的等效折射率為neff，長(zhǎng)度為l，則光經(jīng)過周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4的相位增加k為真空中的波數(shù)，l為周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4的長(zhǎng)度；

當(dāng)工作狀態(tài)為on時(shí)，第一調(diào)制電極5a和第二調(diào)制電極5b間電壓為von。由于電光材料的電光效應(yīng)，位于第一調(diào)制電極5a和第二調(diào)制電極5b之間的電光材料折射率改變

其中n是電光材料的原始折射率，r33是電光材料的電光系數(shù)，d是第一調(diào)制電極與第二調(diào)制電極的間距。由于電光材料折射率的改變，因此周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4中模式的等效折射率發(fā)生變化，

δneff＝sδn

其中，δn表示電光材料的折射率改變量，δneff表示電光調(diào)制波導(dǎo)中模式的等效折射率改變量，s是模式的等效折射率變化隨電光材料折射率變化的系數(shù)，在普通波導(dǎo)中一般s＝0.5，由于在周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)中，模場(chǎng)分布如圖36所示，在電光材料中的能量分布增加，根據(jù)圖37中的計(jì)算結(jié)果，在周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)中s＝1.04。因此，光經(jīng)過周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4的相位增加也發(fā)生變化，可以表示為：

其中，k為真空中的波數(shù)，l為周期性結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度。由此，該結(jié)構(gòu)的半波電壓-長(zhǎng)度可以表示為：

其中，vπ表示電光相位調(diào)制器的半波電壓，λ為工作波長(zhǎng)。在此，給出本發(fā)明采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)電光相位調(diào)制的一組典型參數(shù)：d＝2μm，λ＝1.55μm，s＝1，n＝1.66，r33＝192pm/v，經(jīng)計(jì)算可得，半波電壓-長(zhǎng)度vπl(wèi)＝3.4v·mm，遠(yuǎn)小于已經(jīng)報(bào)道的基于等離子體色散效應(yīng)的集成全硅調(diào)制器。

如圖39所示，是采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的電光相位調(diào)制器的電路圖，其形式可以等效為圖40中的電路圖，經(jīng)過計(jì)算，本發(fā)明的電光相位調(diào)制器，其加載在第一調(diào)制電極5a和第二調(diào)制電極5b之間的電壓veff可以表示為：

其中，vin為輸入電壓，zsource為電源阻抗，zsource＝50歐姆，zload為調(diào)制電路阻抗，可以表示為：

其中，j表示虛數(shù)，c1表示兩調(diào)制電極穿過周期結(jié)構(gòu)被刻蝕部分的電容，c2表示調(diào)制電極與周期結(jié)構(gòu)未被刻蝕波導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的電容，ω表示調(diào)制信號(hào)的角頻率，r2表示周期結(jié)構(gòu)未被刻蝕部分的電阻，n表示調(diào)制波導(dǎo)中所包含的周期性結(jié)構(gòu)個(gè)數(shù)。

經(jīng)化簡(jiǎn)，veff與輸入電壓vin的關(guān)系可以表示為：

其中，rs表示調(diào)制信號(hào)源的電阻，一般為50ω。

veff/vin與調(diào)制信號(hào)頻率f的關(guān)系，如圖41所示，本發(fā)明采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的電光相位調(diào)制器rc電路3db帶寬為3.55thz，因此，在本發(fā)明的電光相位調(diào)制器中，rc常數(shù)不再是調(diào)制帶寬的限制因素，電光材料的響應(yīng)速度決定了調(diào)制器的調(diào)制帶寬，電光材料的響應(yīng)帶寬上限一般為300ghz，遠(yuǎn)大于現(xiàn)有的硅基集成調(diào)制器帶寬。

電光調(diào)制器的能耗計(jì)算公式為：

其中，vpp為調(diào)制電壓峰峰值，c為調(diào)制器總電容，根據(jù)上述公式計(jì)算得到，本發(fā)明的電光相位調(diào)制器的能耗為8.77fj/bit，優(yōu)于已經(jīng)報(bào)道的幾十至幾百fj/bit的功耗。

實(shí)施例2

如圖2所示，采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的馬赫-曾德電光強(qiáng)度調(diào)制器，輸入波導(dǎo)1左側(cè)為輸入端口，輸出波導(dǎo)8右側(cè)為輸出端口。第一調(diào)制電極5a和第二調(diào)制電極5b間施加電壓有兩種voff1和von1，同時(shí)，第三調(diào)制電極5c和第二調(diào)制電極5b間施加電壓有兩種voff2和von2，使得本實(shí)施例器件對(duì)應(yīng)有的兩種工作狀態(tài)off和on。

本實(shí)施例包層結(jié)構(gòu)采用如圖4所示，調(diào)制電極布置采用如圖20所示，上包層采用一種電光系數(shù)為192pm/v的電光材料。

光從輸入波導(dǎo)1左側(cè)輸入，進(jìn)入功率分配器2，光被分成能量相同的兩束，光束a和光束b，分別進(jìn)入第一連接波導(dǎo)3a和第二連接波導(dǎo)3b：

工作狀態(tài)為off時(shí)，第一調(diào)制電極5a和第二調(diào)制電極5b間電壓為voff1，第三調(diào)制電極5c和第二調(diào)制電極5b間電壓為voff2，光束a經(jīng)過第一周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4a，相位增加為光束b經(jīng)過第二周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4b，相位增加為光束a和光束b分別經(jīng)第三連接波導(dǎo)6a和第四連接波導(dǎo)6b進(jìn)入功率合束器7，當(dāng)光束a和光束b合束時(shí)，相位差為

工作狀態(tài)為on時(shí)，第一調(diào)制電極5a和第二調(diào)制電極5b間電壓為von1，第三調(diào)制電極5c和第二調(diào)制電極5b間電壓為von2。光束a經(jīng)過第一周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4a，相位增加為光束b經(jīng)過第二周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)4b，相位增加為光束a和光束b分別經(jīng)第三連接波導(dǎo)6a和第四連接波導(dǎo)6b進(jìn)入功率合束器7，當(dāng)光束a和光束b合束時(shí)，相位差為

根據(jù)馬赫-曾德干涉儀的工作原理，從功率合束器7進(jìn)入輸出波導(dǎo)8的光功率和光束a與光束b相位差之間的關(guān)系為：

其中，iin為從輸入端口輸入的光功率，iout為從輸出端口輸出的光功率，當(dāng)取和不同值時(shí)，輸出端口輸出的光功率iout也不同。

根據(jù)上述實(shí)施例1中相位調(diào)制器的工作原理，處于on狀態(tài)下和off狀態(tài)下光束a和光束b經(jīng)過周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)產(chǎn)生的相位差可以表示為：

如圖42所示，當(dāng)在第一調(diào)制電極5a與第二調(diào)制電極5b間和第二調(diào)制電極5b與第三調(diào)制電極5c間施加電壓時(shí)，第一調(diào)制電極5a與第二調(diào)制電極5b間的電場(chǎng)方向和第二調(diào)制電極5b與第三調(diào)制電極5c間的電場(chǎng)方向相反，故因此采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的馬赫-曾德電光強(qiáng)度調(diào)制器半波電壓-長(zhǎng)度可以表示為：

在此，給出本發(fā)明采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)馬赫-曾德型電光強(qiáng)度調(diào)制器的一組典型參數(shù)：d＝2μm,λ＝1.55μm，s＝1，n＝1.66，r33＝192pm/v，經(jīng)計(jì)算可得，半波電壓-長(zhǎng)度vπl(wèi)＝1.7v·mm，遠(yuǎn)小于已經(jīng)報(bào)道的基于等離子體色散效應(yīng)的集成全硅調(diào)制器。

如圖43所示，是采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)馬赫-曾德型電光強(qiáng)度調(diào)制器的電路圖，其形式可以等效為圖44中的電路圖，經(jīng)過計(jì)算，本發(fā)明的電光相位調(diào)制器，其加載在第一調(diào)制電極5a和第二調(diào)制電極5b之間的電壓veff可以表示為：

其中，vin為輸入電壓，zsource為電源阻抗，zsource＝50歐姆，zload為調(diào)制電路阻抗，可以表示為：

經(jīng)化簡(jiǎn)，veff與輸入電壓vin的關(guān)系可以表示為：

veff/vin與調(diào)制信號(hào)頻率ω的關(guān)系，如圖45所示，本發(fā)明采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的電光相位調(diào)制器的3db帶寬為1.78thz，因此，在本發(fā)明的電光相位調(diào)制器中，rc常數(shù)不再是調(diào)制帶寬的限制因素，電光材料的響應(yīng)速度決定了調(diào)制器的帶寬，電光材料的帶寬上限一般為300ghz，遠(yuǎn)大于現(xiàn)有的硅基集成調(diào)制器帶寬。

根據(jù)能耗計(jì)算公式：

其中，vpp為調(diào)制電壓峰峰值，c為調(diào)制器總電容，根據(jù)上述公式計(jì)算得到，本發(fā)明的電光相位調(diào)制器的能耗為4.4fj/bit，優(yōu)于已經(jīng)報(bào)道的幾十至幾百fj/bit的功耗。

實(shí)施例3

如圖3所示，采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的微環(huán)諧振腔強(qiáng)度調(diào)制器，輸入波導(dǎo)1左側(cè)為輸入端口，輸出波段5右側(cè)為輸入端口，輸入光為波長(zhǎng)為λ的單波長(zhǎng)光。第一調(diào)制電極5a和第二調(diào)制電極5b間施加電壓有兩種voff和von，使得本實(shí)施例器件對(duì)應(yīng)有的兩種工作狀態(tài)off和on。

本實(shí)施例包層結(jié)構(gòu)采用如圖4所示，調(diào)制電極布置采用如圖20所示，上包層采用一種電光系數(shù)為192pm/v的電光材料。

光從輸入波導(dǎo)1左側(cè)輸入，通過第一耦合波導(dǎo)9a和第二耦合波導(dǎo)9b組成的耦合區(qū)域：

當(dāng)工作在off狀態(tài)時(shí)，第一調(diào)制電極5a和第二調(diào)制電極5b間電壓為voff，此時(shí)微環(huán)諧振腔的諧振波長(zhǎng)λoff與輸入光波長(zhǎng)λ相等，因此輸入光在微環(huán)諧振腔中諧振，輸入波導(dǎo)5右端沒有光輸出。

當(dāng)工作在on狀態(tài)時(shí)，第一調(diào)制電極5a和第二調(diào)制電極5b間電壓為von，周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的等效折射率neff發(fā)生變化，微環(huán)諧振腔的諧振波長(zhǎng)λon與輸入光波長(zhǎng)λ不相等，因此輸入光在微環(huán)諧振腔中不發(fā)生諧振，將從輸出波導(dǎo)8右端輸出。綜上，通過第一調(diào)制電極5a和第二調(diào)制電極5b間電壓由voff變化為von，輸出波導(dǎo)8右側(cè)從無光輸出變化為有光輸出，從而實(shí)現(xiàn)了光強(qiáng)度的調(diào)制。

本實(shí)施例中采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的微環(huán)諧振腔強(qiáng)度強(qiáng)度調(diào)制器，其調(diào)制結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1中采用周期結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的電光相位調(diào)制器的結(jié)構(gòu)相似，故其半波電壓-長(zhǎng)度、調(diào)制速率的3db帶寬和能耗的計(jì)算與實(shí)施例1類似，不再贅述。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。